JP3409002B2 - ３次元探査方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、媒質中の表面を移
動しながら、電磁波または音波による波動信号を媒質中
へ放射し、この媒質中に存在する物体からの反射信号を
受信し、受信された受信信号を信号処理して、媒質中に
存在する物体の位置を探査する３次元探査方法および装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような３次元探査にあたっては、電
磁波の反射を用いて地中にある埋設物または空洞を探査
する３次元探査装置が使用される。従来技術の典型例と
して、昭和６３年電気学会全国大会１３７２ページ「地
中埋設物探査レーダシステム（その３）３次元探査画像
処理」が知られている。この技術では、複数回の走査に
よる測定断面情報を用い、複数のすべての断面画像中の
同一位置に埋設物の像が得られたときには、管が埋設さ
れているものと判断し、またそれよりも少ない数の断面
の同一位置に埋設物の像が得られるときには塊状物が埋
設されたものと判断し、このようにして異なる断面に存
在する像との結合是非を判断し、３次元的構造を求め
る。ここで、物体存否の判断基準となる２値化処理の閾
値は、１種のみが使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術で
は、各断面のシンボル表示（例えば反射信号の強さによ
る物体の有無の２値化シンボル表示）を３次元的に連結
しているので、シンボル化する際の閾値を如何に設定す
るかにより、パイプとして判断されるか、塊状物として
判断されるかが大きく左右される。特に、地中探査の場
合にはＳ／Ｎが低いうえ、探査位置を変えると物体から
の反射信号の強さが大きく変化する。従って、反射信号
の強さにより２値化する場合、パイプが検出できるぐら
いまで閾値を大きく下げると、不要反射信号などのノイ
ズ領域が多量に発生してしまう。これは２値化する際に
隣接する断面の情報を全く使用していないことに起因す
る。更に、この先行技術では、埋設管が装置の走査方向
に垂直に埋設されていることが予定されている。従っ
て、かかる前提条件下では上記のようなシンボル化手法
が有用であるが、埋設管が装置の走査方向に対して垂直
に埋設されていない場合は、探査の信頼性が低くなると
いう問題がある。

【０００４】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、隣接する断面（ボクセル）の値を使用する３
次元処理と人為的操作の効果的な介在によって、地中の
埋設物の位置を高いＳ／Ｎで検出することを目的として
いる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請
求項１に記載の如く、媒質の表面を移動しながら、電磁
波または音波による波動信号を前記媒質中へ放射し、前
記媒質中に存在する物体からの反射信号を受信する送受
信工程と、受信信号強度に対する前記媒質表面上の位置
（ｘ，ｙ）と反射時間ｔを座標（ｘ，ｙ，ｔ）とする３
次元ボクセルデータを生成する３次元ボクセルデータ生
成工程とを順次実行し、前記媒質中に存在する物体の位
置を探査する３次元探査方法において、前記３次元ボク
セルデータ生成工程で生成された前記３次元ボクセルデ
ータに対して、１つ以上の物体ボクセルを人為的操作入
力に従って選択する物体ボクセル選択工程と、振幅値の
極性が正負何れか一方でその絶対値が所定の閾値より大
きいボクセルが相互に連接してなる候補ボクセル群を抽
出する２値化工程と、前記２値化工程において抽出され
た前記候補ボクセル群の中から前記物体ボクセル選択工
程において選択された前記物体ボクセルに連結する連結
候補ボクセル群を抽出し、その連結候補ボクセル群を前
記物体ボクセルと合成して物体ボクセル群とする連結合
成工程とを実行する点にある。

【０００６】ここで、物体ボクセルとは、前記３次元ボ
クセルデータを構成するボクセルの内の前記媒質中に存
在する探査対象である物体からの反射信号である可能性
が高い即ち物体の存在領域に対応するボクセルを意味す
る。従って、１つ以上の物体ボクセルを人為的操作入力
に従って選択するとは、オペレータ等が前記３次元ボク
セルデータの所定の出力表示等に基づいて、前記３次元
座標空間（ｘ，ｙ，ｔ）内から前記物体の存在領域内に
あることが明確と判断するボクセルを指定し、その指定
したボクセル或いはその指定したボクセルから所定の手
続により一義的に決定されるボクセルを物体ボクセルで
あると識別可能にすることを意味する。また、ボクセル
の振幅値とは、その座標（ｘ，ｙ，ｔ）での反射信号強
度或いは所定の信号処理を行った場合はその処理後の信
号強度を意味し、通常は、装置構成等に依存して正負何
れか一方またはその両方の極性を取り得る。

【０００７】同第二の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項２に記載の如く、前記第一の特徴構成に加え
て、前記２値化工程で使用する前記所定の閾値は、前記
物体ボクセル選択工程において選択された前記物体ボク
セルの振幅値に基づいて設定する点にある。

【０００８】同第三の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項３に記載の如く、前記第一または第二の特徴構
成に加えて、前記物体ボクセル選択工程において、前記
３次元ボクセルデータ生成工程で生成された前記３次元
ボクセルデータを断面表示し、その表示された断面上の
座標点を指定することにより、前記１つ以上の物体ボク
セルを選択する点にある。

【０００９】同第四の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項４に記載の如く、前記第一または第二の特徴構
成に加えて、前記３次元ボクセルデータ生成工程で生成
された前記３次元ボクセルデータに対して、前記媒質表
面上の位置（ｘ，ｙ）毎に反射時間ｔ軸方向における振
幅値の絶対値の最大値及びその最大値をとる反射時間ｔ
_MAX を抽出する最大値抽出工程と、前記最大値抽出工程
で抽出された前記媒質表面上の位置（ｘ，ｙ）毎の前記
最大値と前記反射時間ｔ_MAX を夫々所定の反射時間ｔの
ｘ−ｙ平面上に配置する平面配置工程を実行し、前記物
体ボクセル選択工程において、前記最大値を配置した前
記ｘ−ｙ平面を表示し、その表示された平面上の座標点
を指定して、その指定された座標点とそれに対応する反
射時間ｔ _MAX とで特定することにより、前記１つ以上の
物体ボクセルを選択する点にある。

【００１０】同第五の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項５に記載の如く、前記第三または第四の特徴構
成に加えて、前記物体ボクセル選択工程において、前記
指定された座標点近傍において、その座標点の振幅値と
同符号でその絶対値が最大の振幅値を有する座標点を前
記指定された座標点と置換することにより、前記１つ以
上の物体ボクセルを選択する点にある。

【００１１】同第六の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項６に記載の如く、前記第一、第二、第三、第四
または第五の特徴構成に加えて、前記３次元ボクセルデ
ータ若しくは前記候補ボクセル群若しくは前記物体ボク
セル群に対して合成開口処理若しくはマイグレーション
処理を施す点にある。

【００１２】同第七の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項７に記載の如く、前記第一、第二、第三、第
四、第五または第六の特徴構成に加えて、前記３次元ボ
クセルデータ生成工程で、前記３次元ボクセルデータの
反射時間ｔ軸方向に対してウィーナフィルタ処理若しく
は振幅補正処理を施し、処理前の原３次元ボクセルデー
タと置換する点にある。

【００１３】同第八の特徴構成は、前記第一乃至第七の
特徴構成による３次元探査方法に使用可能な３次元探査
装置に関し、特許請求の範囲の欄の請求項８に記載の如
く、媒質の表面を移動しながら、電磁波または音波によ
る波動信号を前記媒質中へ放射し、前記媒質中に存在す
る物体からの反射信号を受信する送受信手段と、前記送
受信手段で得られた受信信号から、受信信号強度に対す
る前記媒質表面上の位置（ｘ，ｙ）と反射時間ｔを座標
（ｘ，ｙ，ｔ）とする３次元ボクセルデータを生成する
３次元ボクセルデータ生成手段とを備え、前記媒質中に
存在する物体の位置を探査する３次元探査装置におい
て、前記３次元ボクセルデータ生成手段により生成され
た前記３次元ボクセルデータに対して、１つ以上の物体
ボクセルを人為的操作入力に従って選択する物体ボクセ
ル選択手段と、振幅値の極性が正負何れか一方でその絶
対値が所定の閾値より大きいボクセルが相互に連接して
なる候補ボクセル群を抽出する２値化手段と、前記２値
化手段により抽出された前記候補ボクセル群の中から前
記物体ボクセル選択手段によって選択された前記物体ボ
クセルに連結する連結候補ボクセル群を抽出し、その連
結候補ボクセル群を前記物体ボクセルと合成して物体ボ
クセル群とする連結合成手段とを備えてなる点にある。

【００１４】同第九の特徴構成は、前記第三乃至第五の
特徴構成による３次元探査方法の使用に適した３次元探
査装置に関し、特許請求の範囲の欄の請求項９に記載の
如く、前記第八の特徴構成に加えて、前記物体ボクセル
選択手段が、前記３次元ボクセルデータ生成手段によっ
て生成された前記３次元ボクセルデータの任意の断面を
人為的操作入力に従って選択表示する断面表示手段と、
その表示された断面上の座標点を所定の人為的操作入力
に従って指定可能な断面座標点指定手段とを備えている
点にある。

【００１５】同第十の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項１０に記載の如く、本発明に係るコンピュータ
読み取り可能な記録媒体が、上記第一、第二、第三、第
四または第五の特徴構成の３次元探査方法における前記
物体ボクセル選択工程と前記２値化工程と前記連結合成
工程を１または２以上のコンピュータに実行させるため
のプログラムを少なくとも記録している点にある。

【００１６】以下に、これら特徴構成の作用並びに効果
について説明する。

【００１７】上記第一の特徴構成によれば、前記物体ボ
クセル選択工程と前記２値化工程と前記連結合成工程と
を実行して、反射信号強度の弱い不要反射信号等の物体
からの反射信号である可能性の低いノイズ領域を包含す
る前記候補ボクセル群の中から、物体からの反射信号で
ある可能性の高い物体ボクセルに連結した連結候補ボク
セル群のみを抽出し、これを物体ボクセルに連結合成
し、物体ボクセル群とすることによって、前記閾値の設
定を低くしても、それに伴って多量に発生する前記ノイ
ズ領域を前記物体ボクセル群と区別して効果的に除外で
きるため、前記閾値を単純に高く設定することで物体か
らの反射信号である可能性の高い物体ボクセルが不必要
に欠落してしまうのを防止でき、高Ｓ／Ｎでの探査が可
能となるのである。また、探査位置を変えると物体から
の反射信号強度が大きく変化するような場合であって
も、物体の一部である前記物体ボクセルを人為的操作に
より先ず選択することで、それに連続する物体ボクセル
群を適切に抽出できるため、埋設管のような連続的な物
体を抽出できるのである。更に、このような連結合成工
程の処理は、３次元的に行うことができるため、装置の
走査方向に対して垂直に埋設されていない埋設管等を対
象とする場合であっても、良好な探査結果を得ることが
できるのである。

【００１８】ところで、物体の媒質表面までの距離つま
り埋設物の場合では埋設深さに依存して反射信号強度が
相対的に変化するため、その距離が短い領域を探査する
場合は、前記閾値を高く設定して効果的にノイズ成分を
除去し、逆にその距離が長い領域を探査する場合は、前
記閾値を低く設定して物体ボクセルの欠落を防止する必
要がある。

【００１９】従って、上記第二の特徴構成によれば、前
記２値化工程で使用する前記所定の閾値は、前記物体ボ
クセル選択工程において選択された前記物体ボクセルの
振幅値に基づいて設定されるため、前記物体ボクセルの
振幅値が大きい場合は、物体の媒質表面までの距離が短
いと判断して、前記閾値を大きく設定することができ、
また、その逆の設定も可能となるのである。この結果、
前記物体ボクセルの選択によって、その物体ボクセルに
対応する物体を高Ｓ／Ｎで抽出するのに適した閾値の設
定が可能となり、更には、自動的に当該閾値の設定を行
うこともできるのである。

【００２０】更に、前記物体ボクセルの振幅値の極性に
合わせて前記２値化工程での候補ボクセル群の極性を設
定した場合、その極性に応じて前記閾値を変化させる必
要がある場合、例えば、振幅値のゼロ値がオフセットし
ている場合等においても、前記物体ボクセルの振幅値の
極性に基づいて前記閾値を適正に調整することができる
のである。

【００２１】上記第三の特徴構成によれば、前記３次元
ボクセルデータから前記物体ボクセルを選択する際に、
指定するボクセルを所定の断面上に限定するため、通常
のＣＲＴモニタや液晶表示パネル等の２次元平面の計算
機画面表示とマウスやキーボード入力によるカーソル操
作等の計算機入力操作で、容易に前記物体ボクセル選択
工程が実行できるのである。

【００２２】上記第四の特徴構成によれば、前記３次元
ボクセルデータに対して、前記媒質表面上の位置（ｘ，
ｙ）毎に反射時間ｔ軸方向における振幅値の絶対値の最
大値及びその最大値をとる反射時間ｔ_MAX を抽出し、抽
出された前記媒質表面上の位置（ｘ，ｙ）毎の前記最大
値と前記反射時間ｔ_MAX を前記３次元ボクセルデータ内
外の所定のｘ−ｙ平面上に夫々配置し、前記媒質表面上
の位置（ｘ，ｙ）毎の最大値に対して断面表示を行なう
ことができる。この単一の断面表示（ｘ−ｙ平面表示）
により、種々の深さ（反射時間ｔ）の断面表示を複数行
なわなくても、全ての深さの埋設物の平面配置の様子が
分かり、容易且つ迅速に前記物体ボクセルの選択つまり
埋設物の抽出ができるのである。

【００２３】また、上記第五の特徴構成によれば、前記
３次元ボクセルデータから前記物体ボクセルを選択する
際に、オペレータ等がマウス操作等の計算機入力操作を
誤って本来指定すべき物体ボクセルを指定できずに、そ
の近傍のボクセルを指定した場合であっても、本来指定
すべき反射信号強度の大きい物体ボクセルを正しく選択
することができるのである。

【００２４】上記第六の特徴構成によれば、合成開口処
理若しくはマイグレーション処理を施すことによって、
媒質表面に平行な（ｘ，ｙ）面内の分解能を向上するこ
とができる。ここで、反射信号の生データから構成され
る原３次元ボクセルデータに、合成開口処理若しくはマ
イグレーション処理を施し、得られた３次元ボクセルデ
ータに対して２値化処理を行う場合は、３次元ボクセル
データが、物体の埋設状況等に近似できるデータ（深度
スケールに変換された情報）となるため、これを見なが
ら前記閾値を設定して解析を進めることができ、使用勝
手が向上する。

【００２５】上記第七の特徴構成によれば、ウィナーフ
ィルター処理を施すことによって、反射時間ｔ軸方向の
分解能を向上することができる。また、振幅調整処理を
施すことによって、反射時間の遅い弱い反射信号の振幅
を強調することができる。

【００２６】上記第八の特徴構成によれば、前記３次元
ボクセルデータ生成手段により生成された３次元ボクセ
ルデータを対象として、前記２値化手段が抽出した反射
信号強度の弱い不要反射信号等の物体からの反射信号で
ある可能性の低いノイズ領域を包含する前記候補ボクセ
ル群の中から、物体からの反射信号である可能性の高い
前記物体ボクセル選択手段によって選択した前記物体ボ
クセルに連結した連結候補ボクセル群のみを前記連結合
成手段が抽出し、更に、これを物体ボクセルに連結合成
し物体ボクセル群とすることによって、前記閾値の設定
を低くしても、それに伴って多量に発生する前記ノイズ
領域を前記物体ボクセル群と区別して効果的に除外でき
るため、前記閾値を単純に高く設定することで物体から
の反射信号である可能性の高い物体ボクセルが不必要に
欠落してしまうのを防止でき、高Ｓ／Ｎでの探査が可能
な３次元探査装置が提供できるのである。更に、この特
徴構成により、上述の第一の特徴構成の本発明に係る３
次元探査方法を使用することができるため、上記第一の
特徴構成の作用効果を発揮することができるのである。

【００２７】上記第九の特徴構成によれば、前記断面表
示手段によって前記３次元ボクセルデータ生成手段によ
って生成された前記３次元ボクセルデータの任意の断面
を人為的操作により選択して表示でき、更に、前記断面
座標点指定手段によってその表示された断面上の座標点
を所定の人為的操作により指定できるため、前記３次元
ボクセルデータから前記物体ボクセルを選択する際に、
指定するボクセルを所定の断面上に限定することがで
き、通常のＣＲＴモニタや液晶ディスプレイ等の２次元
平面の計算機画面表示とマウスやキーボード入力による
カーソル操作等の計算機入力操作で、容易に前記物体ボ
クセル選択工程が実行できるのである。また、上記第四
の特徴構成による前記最大値を配置した前記ｘ−ｙ平面
は、前記３次元ボクセルデータの内外に配置されること
で、前記３次元ボクセルデータの一部に含まれるか、或
いは、前記３次元ボクセルデータの領域を実質的に反射
時間ｔ軸方向に拡張する。従って、前記最大値を配置し
た前記ｘ−ｙ平面は、前記断面表示手段により前記３次
元ボクセルデータの一断面として表示される。

【００２８】上記第十の特徴構成によれば、前記記録媒
体に記録されたプログラムが一旦前記コンピュータの主
記憶領域にインストールされると、その主記憶領域上の
プログラムを実行することにより、前記コンピュータに
上記第一乃至第五の特徴構成の３次元探査方法における
前記物体ボクセル選択工程と前記２値化工程と前記連結
合成工程とを実行させることができる。結果として、上
記第一乃至第五の特徴構成の３次元探査方法と同じ作用
効果が発揮される。但し、第四の特徴構成の３次元探査
方法の場合は、前記最大値抽出工程と前記平面配置工程
を実行するための別途手段が備わっている必要がある。
例えば、前記最大値抽出工程と前記平面配置工程を前記
コンピュータに実行させるためのプログラムが前記コン
ピュータの主記憶領域にインストールされている必要が
ある。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１に示すように、本発明に係る
３次元探査装置の一実施の形態は、送受信手段である送
受信機１０と、送受信機１０で得られた信号を処理する
データ解析装置２０とを、主な機器として備えて構成さ
れている。そして、本願にあっては、データ解析装置２
０における解析処理にその特徴がある。

【００３０】図１に示すように、媒質である土壌１にガ
ス等の流体を配送する鋼管などの物体２が埋設されてお
り、送受信機１０とデータ解析装置２０を備えた探査装
置３が地表面を移動しながら、物体２の埋設位置を探査
する。その移動方向は、ｘ方向である。そして、本願の
ように３次元ボクセルデータを得る場合は、ｘ方向のデ
ータの収集を終了した後、ｙ方向（図１の表裏方向）に
所定量の移動を繰り返しながら、ｘ方向データを逐次、
収集する。尚、図１に示す物体２は、探査対象である物
体を模式的に例示したものであり、例えば、図５に示す
ような埋設状況における埋設管５０の一部を示すもので
ある。

【００３１】送受信機１０は、例えば１００ＭＨｚ〜１
ＧＨｚの図２（ロ）（１）に例示する単発のパルス信号
を送信回路１３で発生し、送信アンテナ１１より電磁波
として土壌１に放射する。例えば、図２（イ）に例示す
るように物体２表面上を移動した場合、送信アンテナ１
１より放射された電磁波の中の土壌に入射した入射波４
は物体２表面で反射散乱し、その中の反射波５が受信ア
ンテナ１２で受信された後、受信回路１４において、図
２（ロ）（２）に例示するような受信信号として復調増
幅される（この図において単一の線が一定位置で時間差
をおいて受信される複数の受信信号群に対応する）。送
信アンテナ１１より放射され、受信アンテナ１２で受信
されるまでの時間差（これが実質上の反射時間）ｔは土
壌１の表面から物体２までの距離と土壌１の比誘電率ε
または電磁波の伝搬速度より一義的に決定される。図１
に示す場合にあっては、送信アンテナ１１と受信アンテ
ナ１２は一定間隔で地表面に対向して配置される。ｘ方
向移動は、物体２を横切るように行われることとなる。

【００３２】図１に示すように、送受信機１０には、受
信回路１４の増幅部の利得を時間差ｔに応じて変調する
信号強度変調手段１５が設けられており、時間差ｔが長
くなるにつれて土壌１を伝搬するパルス信号の損失が大
きくなり、受信信号強度が減衰するのを振幅補正し、時
間差ｔ、つまりは反射時間ｔの増加に対して急激に減衰
しない受信信号強度分布を得る構成とされている。この
構成により、後の信号処理に必要な信号強度を確保でき
る。

【００３３】次に、受信信号が送られるデータ解析装置
２０について、図１及び図３に基づいて説明する。デー
タ解析装置２０は、マイクロコンピュータや半導体メモ
リ等によって構成されるデータ処理部２１と、外部から
の操作指示を入力するマウスやキーボード等の入力部２
２と、各処理段階での画像データや出力結果を表示する
ＣＲＴモニタや液晶ディスプレイ等の表示部２３を備え
て構成されている。更に、各処理段階でのデータや出力
結果等を保管格納する磁気ディスク等の外部補助記憶部
２４を備えている。

【００３４】図３に示すように、このデータ処理部２１
は、受信回路１４から入力してくる受信信号を、媒質表
面上の位置（ｘ，ｙ）と時間ｔとの関係において整理、
処理する３次元ボクセルデータ生成手段３１を備えてい
る。この３次元ボクセルデータ生成手段３１は、以降の
処理で使用される３次元ボクセルデータを生成するため
のものであり、受信信号強度ｓをそのまま媒質表面上の
位置（ｘ，ｙ）と時間ｔとの関数とする原３次元ボクセ
ルデータｓ（ｘ，ｙ，ｔ）を生成する。更に、必要な場
合、この原３次元ボクセルデータｓ（ｘ，ｙ，ｔ）は、
マイグレーション処理されて、マイグレーション処理済
の新たな３次元ボクセルデータＳ（ｘ，ｙ，ｔ）が生成
される。これらのデータは３次元構造を取るため、ｓ
（ｘ，ｙ，ｔ）、Ｓ（ｘ，ｙ，ｔ）は共に、３次元ボク
セルデータに属し、３次元ボクセルデータ生成手段３１
で生成されるデータ群である。ここで、マイグレーショ
ン処理とは、媒質の表面において得られる移動方向情報
（空間、深度＝０、時間の情報）を、波の伝播を代表す
る波動方程式に基づいて、フーリエ、逆フーリエ変換手
法を利用して媒質の深度方向の情報（空間、深度、時間
＝０の情報）に変換する公知の手法である。この手法
は、空間座標としてｘ方向のみを対象とする場合、ｘが
媒質表面上の観測ライン、ｚが媒質中に向けて正の方向
をとる深度、ｔが伝搬時間である場合、波動の場をｕ
（ｘ，ｚ，ｔ）で表し、ｕ（ｘ，ｚ，ｔ）を３次元フー
リエ変換したものをＵ（ξ，η，ω）とすると、マイグ
レーション法はｔ＞０に対して得られた観測データｕ
（ｘ，０，ｔ）（レーダ画像）から時刻ｔ＝０における
深さ方向の場ｕ（ｘ，ｚ，０）（深度断面）を求めるも
のである。即ち、マイグレーション法の一種であるフェ
ーズ・シフト法では、以下のような処理を行う。 １．観測されたデータをｘとｔに関して２次元フーリエ
変換しＵ（ξ，０，ω）を求める。 ２．求めたい深度の１ラインを、Ｕ（ξ，０，ω）から
求める。 ３．２．の計算を深度を更新しながら繰り返し、深度断
面全体を求める。 一方、マイグレーション法の一種であるＦ−Ｋマイグレ
ーション法では、以下のような処理を行う。 １．観測されたデータをｘとｔに関して２次元フーリエ
変換しＵ（ξ，０，ω）を求める。 ２．周波数領域上で深度断面のフーリエ変換の値を求め
る。 ３．この値を、ξ，ηに関して２次元逆フーリエ変換
し、ｕ（ｘ，ｚ，０）を得る。 このようにして、ｔ＝０における断面構造を得ることが
できる。ここでは、空間座標としてｘ方向のみに関する
説明をしたが、本願のようにｘ、ｙ方向を共に対象とす
る場合も同様に取扱うことができる。

【００３５】この目的から、データ処理部２１は、３次
元ボクセルの状態で得られているデータを、マイグレー
ション処理できるマイグレーション処理手段３２を備え
ている。更に、マイグレーション処理の代わりに、同様
に公知の方法である合成開口処理を施すものとしてもよ
い。この場合、マイグレーション処理手段３２の代わり
に合成開口処理手段が備えられることとなる。この状況
を図に括弧書きで示した。

【００３６】更に、このデータ処理部２１は、３次元ボ
クセルデータ生成手段３１により生成された３次元ボク
セルデータＳ（ｘ，ｙ，ｔ）に対して、１つ以上の物体
ボクセルを人為的操作により選択する物体ボクセル選択
手段３３、反射信号強度の振幅値の極性が正負何れか一
方でその絶対値が所定の閾値より大きいボクセルが相互
に連接してなる候補ボクセル群を２値化処理により抽出
する２値化手段３４、２値化手段３４により抽出された
候補ボクセル群の中から物体ボクセル選択手段３３によ
って選択された物体ボクセルに連結する連結候補ボクセ
ル群を抽出し、その連結候補ボクセル群を物体ボクセル
と合成して物体ボクセル群とする連結合成手段３５、及
び、この連結合成手段３５の処理結果を表示部２３に表
示する出力処理手段３８を備えている。

【００３７】更に、物体ボクセル選択手段３３は、３次
元ボクセルデータ生成手段３１によって生成された３次
元ボクセルデータＳ（ｘ，ｙ，ｔ）の任意の断面をマウ
ス等の入力部２２からの人為的操作により選択して表示
部２３に表示する断面表示手段３３ａと、その表示され
た断面上の座標点をマウス等の入力部２２からの人為的
操作により指定して、その座標点におけるボクセルを物
体ボクセルとして選択する断面座標点指定手段３３ｂと
を備えている。

【００３８】ここで、データ処理部２１を構成する３次
元ボクセルデータ生成手段３１、マイグレーション処理
手段３２或いは合成開口処理手段、物体ボクセル選択手
段３３、２値化手段３４、連結合成手段３５、出力処理
手段３８は、上述したマイクロコンピュータや半導体メ
モリ等によって構成されるコンピュータを前記各手段と
して機能させるためのプログラムが、前記コンピュータ
の主記憶領域にインストールされ実行可能な状態におか
れることにより実現される。尚、主記憶領域とは、前記
プログラムを前記コンピュータの中央演算処理装置がそ
のプログラムを逐次実行可能な状態に記録している所定
の記憶装置内の領域をいい、通常の記憶装置では、中央
演算処理装置が高速にそのプログラムを読み出せる半導
体メモリとその実行プログラムを保存する不揮発性の磁
気ディスクメモリとの階層構造となっているが、特に主
記憶領域を構成する記憶装置が単体で高速アクセス性と
不揮発性を兼ね備えている場合は、当該階層構造は必ず
しも必要ない。

【００３９】次に、本発明に係る３次元探査方法の一実
施形態を、図４に示すデータ処理部２１での典型的なデ
ータ処理手順のフローチャートに従い、図５に示す埋設
状況に対して探査した処理結果を示しながら説明する。
ところで、図５に示す埋設状況では、マンホール５１に
接続する配管５２とそれらを迂回する配管５３等の埋設
管５０及びその他の塊状物５４が土壌１の中に埋設され
ている。

【００４０】１．３次元ボクセルデータ生成工程（ＳＴ
１） この工程は、３次元探査装置３を移動しながら、データ
を収集し、これを処理して、以降の処理に使用される３
次元ボクセルデータｓ（ｘ，ｙ，ｔ）若しくはＳ（ｘ，
ｙ，ｔ）を生成する工程である。この工程は、ディジタ
ル化された受信信号強度より、物体を含む土壌１の断面
画像を、アンテナ１１及び１２の媒質表面上の位置
（ｘ，ｙ）と反射波５の物体２からの反射時間ｔ（実際
は所定の入射信号を発振してから反射信号が受信アンテ
ナにいたるまでの時間）を座標（ｘ，ｙ，ｔ）とする原
３次元ボクセルデータｓ（ｘ，ｙ，ｔ）として取り込む
工程であり、ここで、受信信号はその強度に応じて複数
階調で輝度表示され、信号強度の正値を白（輝度大）、
信号強度の負値を黒（輝度小）、信号強度０を中間階調
として取り込まれる。この階調は、具体的には、８ビッ
ト（２５６）階調で表現され、階調１２８が反射信号強
度の振幅値０で、１２９以上の階調で振幅値が正値で、
１２７以下の階調で振幅値が負値となっている。更に具
体的には、ディジタル化された受信信号は、Ａ／Ｄ変換
処理されたときの量子化ビット幅で、媒質表面上の位置
（ｘ，ｙ）と反射波５の物体２からの反射時間ｔで決定
される座標（ｘ，ｙ，ｔ）がアドレス信号としてエンコ
ードされ、複数階調の原３次元ボクセルデータｓ（ｘ，
ｙ，ｔ）としてデータ処理部２１内のメモリ２１ａの所
定の領域に格納される。このようにして生成格納された
原３次元ボクセルデータｓ（ｘ，ｙ，ｔ）に対して通常
の２値化処理を施したものを、図６に表示する。尚、図
６は実際の画面表示を模擬的に図案化したものである。
また、実際には領域内の全てのボクセルが夫々の階調値
を保持している。

【００４１】次に、このようにして得られた原３次元ボ
クセルデータｓ（ｘ，ｙ，ｔ）がマイグレーション処理
され、以降の処理の対象となる３次元ボクセルデータＳ
（ｘ，ｙ，ｔ）とされる。原３次元ボクセルデータｓ
（ｘ，ｙ，ｔ）に対して、マイグレーション処理を施し
た３次元ボクセルデータＳ（ｘ，ｙ，ｔ）を図７に示
す。尚、図７は実際の画面表示を模擬的に図案化したも
のである。また、図７では、３次元ボクセルデータＳ
（ｘ，ｙ，ｔ）は通常の２値化処理を施されて表示され
ているが、実際には領域内のすべてのボクセルがそれぞ
れ階調値を保持している。図７ではマイグレーション処
理を施した場合を示したが、合成開口処理を施した場合
も処理結果は、ほぼ同じようになる。因みに、図７
（イ）は地表付近のマンホール５１の反射信号を見るた
めに、２値化処理の閾値を階調１７５と高めに設定した
もので、図７（ロ）は深い埋設管の反射信号を見るため
に、２値化処理の閾値を階調１５５と低めに設定したも
のである。通常の２値化処理では、深度の異なる両方の
反射信号を検出することは不可能であること、つまり、
高い閾値では深い埋設管が検出できず、低い閾値ではノ
イズ領域が増えるとともに、地表付近の埋設物の反射信
号が検出できなくなることが分かる。このようにして得
られたマイグレーション処理後の３次元ボクセルデータ
Ｓ（ｘ，ｙ，ｔ）が原データｓ（ｘ，ｙ，ｔ）と置換さ
れ、３次元ボクセルデータ生成手段３１の出力として、
以降の工程に引き渡される。

【００４２】以上の原３次元ボクセルデータｓ（ｘ，
ｙ，ｔ）及び３次元ボクセルデータＳ（ｘ，ｙ，ｔ）を
生成する処理は、３次元ボクセルデータ生成手段３１と
マイグレーション処理手段３２を実現するプログラムを
前記コンピュータの主記憶領域にインストールし、前記
コンピュータ上で実行することにより実行される。

【００４３】２．物体ボクセル選択工程（ＳＴ２） 図８（イ）、（ロ）に示すように、断面表示手段３３ａ
によってマイグレーション処理を施した３次元ボクセル
データＳ（ｘ，ｙ，ｔ）が適当な反射時間Ｔ_Dのｘ−ｙ
平面で断面表示され、オペレータがマウス等の入力部２
２からの人為的操作により、その表示断面上においてカ
ーソル表示を移動させ、断面座標点指定手段３３ｂがそ
のカーソル位置に基づいてその断面上の平面座標（Ｘ
_D ，Ｙ_D ）を指定する。反射時間Ｔ_D の選択は、例え
ば、図９に示す複数の物体ボクセルの各座標値を表す座
標テーブルのＴ１（一番目に選択された物体ブロックの
反射時間座標値）のブロック表示をマウス等で選択し
て、キーボードからその値を入力して行うか、或いは、
図８（イ）に示す画面表示上で当該断面をマウス操作等
で上下に移動させて行う。具体的には、断面表示手段３
３ａの反射時間Ｔ_D の選択処理に係る部分がキー入力値
やマウス等の画面表示上の位置座標から反射時間Ｔ _D を
抽出或いは算出する。ここで、図８（イ）は断面表示を
斜視図で表示したものであり、図８（ロ）は同じ断面表
示を地表面側から平面視した表示画面である。尚、図８
（イ）、（ロ）は本来は階調表示されるのであるが、本
願の図面では高輝度部分は白色表示（紙面地色）、低輝
度部分は黒色表示（高密度のドット表示）により模擬的
に表示している。

【００４４】次に、断面座標点指定手段３３ｂが、前記
指定により選択された座標（Ｘ_D ，Ｙ_D ，Ｔ_D ）のボク
セルの近傍において、指定したボクセルの振幅値と同符
号で且つ振幅値が最大のボクセルを検索し、物体ボクセ
ルとする。ここで、前記検索の範囲は反射時間Ｔ_D のＸ
−Ｙ平面内の指定されたボクセルを中心とする±６ボク
セルの正方形の範囲である。図９に示す計算機画面表示
に、このようにして選択された１０個の物体ボクセルの
座標値（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｔｉ）、ｉ＝１〜１０及び階調値
（ＭＡＸ１〜１０）が表示されている。

【００４５】上記した断面表示手段３３ａによる反射時
間Ｔ_D の選択処理と３次元ボクセルデータＳ（ｘ，ｙ，
ｔ）の前記選択された反射時間Ｔ_D のｘ−ｙ平面での断
面表示処理、及び、断面座標点指定手段３３ｂによる平
面座標（Ｘ_D ，Ｙ_D ）の指定と物体ボクセル選択処理と
からなる物体ボクセル選択工程は、断面表示手段３３ａ
と断面座標点指定手段３３ｂを実現するプログラムを前
記コンピュータの主記憶領域にインストールし、そのプ
ログラムを前記コンピュータ上で実行することにより実
行される。また、上記した選択された物体ボクセルの座
標表示処理は、前記コンピュータの主記憶領域にインス
トールされた断面座標点指定手段３３ｂの当該座標表示
処理機能を実現するプログラムを前記コンピュータ上で
実行することにより実行される。

【００４６】また、この実施例では、ｘ−ｙ平面で断面
表示を行い反射時間Ｔ_D のｘ−ｙ平面内で一定の正方形
領域内で検索を行ったが、ｘ−ｔ平面やｙ−ｔ平面或い
は任意の方向の平面で断面表示を行っても構わない。ま
た、検索領域も表示断面内の正方形領域に限らず、直方
体やその他の任意形状のボクセル領域で検索してもよ
い。更には、例えば、オペレータが熟練者である場合等
の条件下では、断面座標点指定手段３３ｂは、前記検索
処理を行わずに、前記指定により選択された座標（Ｘ
_D ，Ｙ_D ，Ｔ_D ）のボクセルをそのまま物体ボクセルと
しても構わない。

【００４７】３．２値化工程（ＳＴ３） この工程では、２値化手段３４が、マイグレーション処
理を施した３次元ボクセルデータＳ（ｘ，ｙ，ｔ）に対
して、振幅値の極性が正負何れか一方でその絶対値が所
定の閾値より大きいボクセルが相互に連接してなる候補
ボクセル群を抽出する。具体的には、物体ボクセル選択
工程で選択された物体ボクセルの振幅値が正値の場合に
は、前記閾値より大きい振幅値を有する候補ボクセル群
を抽出し、物体ボクセルの振幅値が負値の場合には、絶
対値が閾値より大きな負の振幅値を有する候補ボクセル
群を抽出する。更に具体的には、この２値化工程は、３
次元ボクセルデータＳ（ｘ，ｙ，ｔ）の各ボクセルの振
幅値格納領域とは別に同じ大きさの３次元空間（ｘ，
ｙ，ｔ）に２値化処理と後述する連結合成工程で使用す
る各ボクセルのフラグを設定記憶する３次元フラグ設定
領域をデータ処理部２１内のメモリ２１ａの所定の領域
に形成しておき、各ボクセルが前記候補ボクセル群の条
件を満たす場合は、前記３次元フラグ設定領域の対応す
るボクセルのフラグを例えば「２」とし、満たさない場
合は「０」とする。結果として、これらフラグ「２」の
ボクセルの集合が候補ボクセル群となる。また、閾値の
設定は、例えば、選択された物体ボクセルの階調値が２
００であれば、振幅値が７２であるので、閾値をその振
幅値が物体ボクセルの振幅値の絶対値の半分になるよう
に階調１６４に自動的に設定する。また、選択された物
体ボクセルの階調値が０であれば、振幅値が−１２８で
あるので、閾値をその振幅値が物体ボクセルの振幅値の
絶対値の半分になるように階調６４に自動的に設定す
る。このように、２値化処理に使用する閾値を物体ボク
セルの振幅値の絶対値に基づいて自動的に設定すること
で、埋設深さの浅い領域での候補ボクセル群の抽出に使
用する閾値を大きく設定するのが好ましい状況において
は、当該領域で選択された物体ボクセルの振幅値の絶対
値が当然に大きいため、自動的に大きな閾値が設定され
ることになる。また、逆に埋設深さの深い領域では、小
さい閾値が自動的に設定され、高Ｓ／Ｎで候補ボクセル
群を抽出するのに適した閾値が自動的に設定されるので
ある。更に、この閾値は、他の処理結果に応じて変更可
能にしておくのも好ましい。例えば、後続の連結合成工
程の結果を見て、閾値の調整を行い、再度２値化工程か
ら連結合成工程までを再計算可能に構成するのもよい。
因みに、このように再調整された閾値が、図９に示す計
算機画面表示内の表示ブロック（ＭＩＮ１〜１０）に表
示される。

【００４８】ここで、上記した２値化処理は、２値化手
段３４を実現するプログラムを前記コンピュータの主記
憶領域にインストールし、そのプログラムを前記コンピ
ュータ上で実行することにより実行される。また、上記
した自動設定或いは調整後の閾値の計算機画面表示処理
は、前記コンピュータの主記憶領域にインストールされ
た２値化手段３４の当該画面表示処理機能を実現するプ
ログラムを前記コンピュータ上で実行することにより実
行される。

【００４９】４．連結合成工程（ＳＴ４） この工程においては、連結合成手段３５が、２値化工程
において抽出された候補ボクセル群の中から物体ボクセ
ル選択工程において選択された物体ボクセルに連結する
連結候補ボクセル群を抽出し、その連結候補ボクセル群
を物体ボクセルと合成して物体ボクセル群とする。具体
的には、例えば、物体ボクセルを核にして、候補ボクセ
ル群の中から物体ボクセルに隣接或いは物体ボクセルを
包含する連結候補ボクセル群を一通り総当たりで抽出
し、物体ボクセル群に追加する。そして１ボクセルでも
追加された場合には、候補ボクセル群の中からこの物体
ボクセル群に隣接する連結候補ボクセル群を一通り総当
たりで抽出し、物体ボクセル群に追加する。これらの操
作を、追加されるボクセルがなくなるまで繰り返す。更
に具体的には、前記２値化処理で形成された前記３次元
フラグ設定領域の物体ボクセルに対応するボクセルのフ
ラグを強制的に例えば「１」とし、全てのフラグ「２」
のボクセルに対して、所定の順序で総当たり的に、隣接
するボクセルがフラグ「１」か否かを判定し、フラグ
「１」であれば、自身のフラグを「１」に設定し直し
て、次のフラグ「２」のボクセルに進む。一通り上記処
理が終了するとフラグが「２」から「１」へ変更となっ
たボクセルが１以上あったか否かを判定する。かかるボ
クセルがあった場合は、残ったフラグ「２」のボクセル
に対して同様の処理を繰り返す。最終的に同様の処理
を、フラグが「２」から「１」へ変更しなくなるまで繰
り返す。こうして得られた前記３次元フラグ設定領域の
フラグ「１」のボクセルの集合が物体ボクセル群とな
る。

【００５０】ここで、上記した連結合成工程は、連結合
成手段３５を実現するプログラムを前記コンピュータの
主記憶領域にインストールし、そのプログラムを前記コ
ンピュータ上で実行することにより実行される。

【００５１】この連結合成工程により得られた物体ボク
セル群の例を、図１０（イ）、（ロ）に示す。同図よ
り、浅いところから深いところまで明瞭に埋設物が検出
できていることが分かる。ここで、図１０（ロ）は物体
ボクセル群を地表面側から平面視した表示画面である。
尚、図１０は、図６、図７と同様に実際の画面表示を模
擬的に図案化したものである。

【００５２】５．出力処理（ＳＴ５） このような処理済のデータを出力処理することにより、
つまり、出力処理手段３８が物体ボクセル群を表示部２
３に画面表示することにより、明確に埋設管を探査する
ことができる。具体的には、出力処理手段３８は、前記
コンピュータとして汎用のパーソナルコンピュータ等を
使用する場合、そのパーソナルコンピュータ等が基本的
に備えている所定の画像データを表示部２３に表示する
ための画像表示手段と、その画像表示手段に、物体ボク
セル群を前記画像データとして出力する前処理手段とで
構成される。前記画像表示手段と前記前処理手段は、前
記コンピュータをそれらの手段として機能させるプログ
ラムを前記コンピュータの主記憶領域にインストール
し、前記コンピュータ上で実行することにより実現され
る。

【００５３】〔別実施形態〕以下に別実施形態を説明す
る。

【００５４】〈１〉前記３次元ボクセルデータ生成工程
と前記物体ボクセル選択工程の間において、前記３次元
ボクセルデータ生成工程で生成された前記３次元ボクセ
ルデータに対して、前記媒質表面上の位置（ｘ，ｙ）毎
に反射時間ｔ軸方向における振幅値の絶対値の最大値及
びその最大値をとる反射時間ｔ_MAX を抽出する最大値抽
出工程と、前記最大値抽出工程で抽出された前記媒質表
面上の位置（ｘ，ｙ）毎の前記最大値と前記反射時間ｔ
_MAX を反射時間ｔ＝０、ｔ＝８５のｘ−ｙ平面上、つま
り、前記３次元ボクセルデータの最上面と最下面に夫々
配置する平面配置工程を実行する。尚、これら最大値抽
出工程と平面配置工程は、上記した手順を前記コンピュ
ータに実行させるプログラムを前記コンピュータの主記
憶領域にインストールし、前記コンピュータ上で実行す
ることにより実現される。

【００５５】そして、上記実施形態の物体ボクセル選択
工程を実行せずに、別の物体ボクセル選択工程として、
前記断面表示手段３３ａによってｔ＝０のｘ−ｙ平面の
断面表示がなされ、オペレータがマウス等の入力部２２
からの人為的操作により、その表示断面上においてカー
ソル表示を移動させ、前記断面座標点指定手段３３ｂ
が、そのカーソル位置に基づいてその断面上の平面座標
（Ｘ_D ，Ｙ_D ）を指定する。

【００５６】次に、断面座標点指定手段３３ｂが、前記
指定により選択されたボクセルの近傍において、最大値
が最大となるボクセルを検索し、得られた物体ボクセル
の座標値を（Ｘ１，Ｙ１）とする（１番目の選択の場
合）。ここで、前記検索の範囲はｔ＝０のＸ−Ｙ平面内
の指定されたボクセルを中心とする±６ボクセルの正方
形の範囲である。そして、（Ｘ１，Ｙ１，８５）に格納
されている前記反射時間ｔ_MAX の値を読み出し、反射時
間Ｔ１の値とする。ここで、図１１（イ）はｔ＝０の断
面表示を斜視図で表示したもので、同図（ロ）は同じ断
面表示を地表面側から平面視したものである。この後、
最終的に得られた（Ｘ１，Ｙ１，Ｔ１）を物体ボクセル
として、通常の２値化工程の処理へ移る。尚、最終的に
得られた結果は、上記実施形態において図１０で表示し
たものと同じであった。

【００５７】ここで、本別実施形態の物体ボクセル選択
工程は、先に示した実施形態と同様に、上記した本別実
施形態の断面表示手段３３ａと断面座標点指定手段３３
ｂを実現するプログラムを前記コンピュータの主記憶領
域にインストールし、前記コンピュータ上で実行するこ
とにより実行される。

【００５８】〈２〉上記の実施の形態にあっては、振幅
補正後の原３次元ボクセルデータｓ（ｘ，ｙ，ｔ）に対
して、マイグレーション処理を施して、以降の処理に使
用する３次元ボクセルデータを得るものとしたが、この
ような処理としては、先に説明したように、合成開口処
理を使用してもよい。更に、マイグレーション処理ある
いは合成開口処理は、上記のように、原３次元ボクセル
データを得た後、２値化工程を行う前に行ってもよく、
更に、連結合成後に施す構成としてもよい。

【００５９】上記の実施の形態にあっては、ｔ軸方向の
反射時間の遅い弱い信号を強調するために、ｔ軸方向に
おける振幅補正を送受信機に備えられる信号強度変調手
段１５によって行ったが、受信信号ｓを、信号強度変調
手段１５による処理を伴って、そのまま座標（ｘ，ｙ，
ｔ）アドレスに割り当てた状態でメモリ２１ａに取り込
み、この原３次元ボクセルデータに対してソフト的な振
幅調整処理を行う構成としてもよい。このような振幅調
整にあっては、原３次元ボクセルデータｓ（ｘ，ｙ，
ｔ）に関して、各反射時間ｔ毎に、（ｘ，ｙ）方向の平
均をとり、ｔ軸方向での受信信号強度の減衰が大きくな
らないように、振幅を調整する処理を行うこととなる
（これは、振幅調整処理手段３７で行う）。

【００６０】また、ｔ軸方向の分解能の向上を図るため
の操作として、ｔ軸方向のウィーナフィルタ処理を挙げ
ることができる。即ち、例えば、原３次元ボクセルデー
タｓ（ｘ，ｙ，ｔ）を２値化処理の対象とする場合（こ
の情報を３次元ボクセルデータ生成工程の出力とする場
合）、３次元ボクセルデータ生成工程の例えば最終部分
で、座標（ｘ，ｙ，ｔ）に対応した受信信号強度ｓから
構成される原３次元ボクセルデータｓ（ｘ，ｙ，ｔ）
に、その反射時間ｔ軸方向に対してウィーナフィルタ処
理を施し（これは、ウィーナフィルタ処理手段３６で行
う）、処理後の３次元ボクセルデータを以降の処理の対
象とするのである。

【００６１】このウィーナフィルタは以下の構造で働く
ものである。受信波形ｖ（ｔ）に対しインパルス応答が
ｈ₁ ( ｔ）で表されるフィルタを施した波形をＷ（ｔ）
とすると、数１で表される。また、数１中のｈ₁ （ｔ）
のフーリエ変換Ｈ₁ （ｆ）は数２で与えられる。

【００６２】

【数１】

【００６３】

【数２】

【００６４】ここで、Ｗ₁ （ｆ）は通常計測される代表
的な反射波形のフーリエ変換である。また、Ｗ₀ は数３
で与えられるフィルタ定数である。

【００６５】

【数３】

【００６６】このウィーナフィルタは、０≦η≦１を満
たすパラメータηによってフィルタ特性が変化するフィ
ルタで、η＝１の時はインバースフィルタ（逆フィル
タ）、η＝０の時マッチトフィルター（整合フィルタ）
となる。本願の場合にあっては、η＝０．５〜０．９程
度に選択することが好ましい。更に、このようなウィー
ナフィルタを介した処理済の３次元ボクセルデータに対
して、先に説明した合成開口処理、マイグレーション処
理を施して、後の２値化処理、連結合成処理の対象とな
る３次元ボクセルデータを生成してもよい。

【００６７】ここで、本別実施形態のウィーナフィルタ
処理及び前記ソフト的な振幅調整処理は、ウィーナフィ
ルタ処理手段３６と振幅調整処理手段３７を夫々実現す
るプログラムを前記コンピュータの主記憶領域にインス
トールし、前記コンピュータ上で夫々実行することによ
り実行される。

【００６８】〈３〉上記各実施形態では、前記３次元ボ
クセルデータ生成工程、前記物体ボクセル選択工程、前
記２値化工程、前記連結合成工程、前記出力処理、前記
ウィーナフィルタ処理及び前記ソフト的な振幅調整処理
の各工程または処理を実行する３次元ボクセルデータ生
成手段３１、マイグレーション処理手段３２（または、
合成開口処理手段）、物体ボクセル選択手段３３（断面
表示手段３３ａと断面座標点指定手段３３ｂ）、２値化
手段３４、連結合成手段３５、出力処理手段３８（前記
画像表示手段と前記前処理手段）、ウィーナフィルタ処
理手段３６、及び、振幅調整処理手段３７は、前記コン
ピュータとその上で実行可能な各手段に対応したプログ
ラム、つまり汎用ハードウェアと専用ソフトウェアとの
組み合わせで構成されていたが、前記各手段或いは一部
の手段を夫々専用のハードウェアで構成しても、また
は、前記手段の中の一部の機能を専用のハードウェアで
構成しても構わない。また、前記プログラムを実行可能
なコンピュータは、必ずしも一台のコンピュータである
必要はない。つまり、一部のプログラムをその処理に適
切なアーキテクチャの特別なコンピュータを使用して当
該プログラムを実行させるようにしても構わない。更
に、上記別実施形態〈１〉における最大絶対値抽出工程
と平面配置工程についても、その一部または全部の機能
を専用のハードウェアで実現できるように構成しても構
わない。

【００６９】〈４〉次に、本発明に係るコンピュータ読
み取り可能な記録媒体について説明する。上記したよう
に、本発明に係る３次元探査方法は、前記コンピュータ
を、３次元ボクセルデータ生成手段３１、マイグレーシ
ョン処理手段３２（または、合成開口処理手段）、物体
ボクセル選択手段３３（断面表示手段３３ａと断面座標
点指定手段３３ｂ）、２値化手段３４、連結合成手段３
５、出力処理手段３８（前記画像表示手段と前記前処理
手段）として機能させるためのプログラムによって実行
するには、前記プログラムを先ず前記コンピュータの主
記憶領域にインストールする必要があることから、これ
らのインストール前のプログラムを前記コンピュータが
読み取り可能な記録媒体、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（ｃｏ
ｍｐａｃｔｄｉｓｃ ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒ
ｙ）等の可搬型の記録媒体に保存しておき、３次元ボク
セルデータ表示装置として機能させる各コンピュータに
前記記録媒体を介して前記プログラムを前記主記憶領域
にインストールする。更には、当該インストールをコン
ピュータ・ネットワークを介して行う場合は、前記イン
ストール前の各プログラムを所定のサーバ上の記憶媒体
（ハードディスク装置等）に前記３次元ボクセルデータ
表示装置として機能させるコンピュータから読み出し可
能に記憶しておいても構わない。

【００７０】ここで、前記記録媒体には、前記コンピュ
ータを物体ボクセル選択手段３３（断面表示手段３３ａ
と断面座標点指定手段３３ｂ）、２値化手段３４、連結
合成手段３５として機能させるためのプログラムが少な
くとも記憶されている必要がある。３次元ボクセルデー
タ生成手段３１、マイグレーション処理手段３２（また
は、合成開口処理手段）、出力処理手段３８は、既存の
プログラムや前記コンピュータの基本機能として具備さ
れているものが使用可能である。但し、汎用コンピュー
タにおいて必ずしもこれらのプログラムがインストール
済とは限らないので、同じ記憶媒体にこれらのプログラ
ムの一部または全部を記憶していても構わない。

【００７１】更に、上記別実施形態〈１〉で説明した最
大絶対値抽出工程と平面配置工程を処理するためのプロ
グラム、或いは、上記別実施形態〈２〉で説明したウィ
ーナフィルタ処理及び前記ソフト的な振幅調整処理を実
行するためのプログラムを前記記録媒体に記録しても構
わない。

【００７２】尚、記憶媒体は必ずしも物理的に単体の記
憶装置である必要はない。例えば、複数のＣＤ−ＲＯＭ
や、コンピュータ・ネットワーク上に分散された複数の
サーバ上に前記各プログラムが分散して配置されていて
も構わない。結局、前記３次元ボクセルデータ表示装置
として機能させるコンピュータの主記憶領域に必要なプ
ログラムがインストールされ得るからである。

【図面の簡単な説明】

【図１】３次元探査装置のブロック構成図

【図２】送信信号と受信信号の波形説明図

【図３】データ解析装置の機能ブロック図

【図４】本発明のデータ処理手順を示すフローチャート

【図５】本発明のデータ処理手順に使用した探査データ
を採取した場所の埋設状況を示す説明図

【図６】本発明のデータ処理手順に使用した探査データ
（マイグレーション処理前の原３次元ボクセルデータ）
を模擬的に示す説明図

【図７】本発明のデータ処理手順に使用した探査データ
（マイグレーション処理後の３次元ボクセルデータ）を
通常の２値化処理を施して得られた結果を模擬的に示す
説明図

【図８】本発明のデータ処理手順に使用した探査データ
から得られた処理結果（マイグレーション処理後の３次
元ボクセルデータの断面）を模擬的に示す説明図

【図９】本発明のデータ処理手順に使用した探査データ
から得られた物体ボクセルの属性値を示す説明図

【図１０】本発明のデータ処理手順に使用した探査デー
タから得られた処理結果（抽出された物体ボクセル群）
を模擬的に示す説明図

【図１１】別実施形態における、本発明のデータ処理手
順に使用した探査データから得られた処理結果（マイグ
レーション処理後の３次元ボクセルデータに対して、最
大値抽出工程と平面配置工程を実行した後の断面）を模
擬的に示す説明図

【符号の説明】

１ 土壌（媒質） ２ 物体 ３ ３次元探査装置 ４ 入射波 ５ 反射波 ３１ ３次元ボクセルデータ生成手段 ３２ マイグレーション処理手段 ３３ 物体ボクセル選択手段 ３３ａ 断面表示手段 ３３ｂ 断面座標点指定手段 ３４ ２値化手段 ３５ 連結合成手段 ３６ ウィーナフィルタ処理手段 ３７ 振幅調整処理手段 ３８ 出力処理手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−299341（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−54476（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−54477（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−281229（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−39041（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−138250（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95 G01V 1/34 G01V 3/12

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 媒質の表面を移動しながら、電磁波また
   は音波による波動信号を前記媒質中へ放射し、前記媒質
   中に存在する物体からの反射信号を受信する送受信工程
   と、受信信号強度に対する前記媒質表面上の位置（ｘ，
   ｙ）と反射時間ｔを座標（ｘ，ｙ，ｔ）とする３次元ボ
   クセルデータを生成する３次元ボクセルデータ生成工程
   とを順次実行し、前記媒質中に存在する物体の位置を探
   査する３次元探査方法において、前記３次元ボクセルデータ生成工程で生成された前記３
   次元ボクセルデータに対して、前記媒質表面上の位置
   （ｘ，ｙ）毎に反射時間ｔ軸方向における振幅値の絶対
   値の最大値及びその最大値をとる反射時間ｔ _MAX を抽出
   する最大値抽出工程と、 前記最大値抽出工程で抽出された前記媒質表面上の位置
   （ｘ，ｙ）毎の前記最大値と前記反射時間ｔ _MAX を夫々
   所定の反射時間ｔのｘ−ｙ平面上に配置する平面配置工
   程と、 前記最大値を配置した前記ｘ−ｙ平面を表示し、その表
   示された平面上の座標点を人為的操作入力に従って指定
   して、その指定された座標点とそれに対応する反射時間
   ｔ _MAX とで特定することにより、１つ以上の物体ボクセ
   ルを選択する物体ボクセル選択工程と、 振幅値の極性が正負何れか一方でその絶対値が所定の閾
   値より大きいボクセルが相互に連接してなる候補ボクセ
   ル群を抽出する２値化工程と、 前記２値化工程において抽出された前記候補ボクセル群
   の中から前記物体ボクセル選択工程において選択された
   前記物体ボクセルに連結する連結候補ボクセル群を抽出
   し、その連結候補ボクセル群を前記物体ボクセルと合成
   して物体ボクセル群とする連結合成工程とを実行するこ
   とを特徴とする３次元探査方法。
2. 【請求項２】 前記２値化工程で使用する前記所定の閾
   値は、前記物体ボクセル選択工程において選択された前
   記物体ボクセルの振幅値に基づいて設定することを特徴
   とする請求項１記載の３次元探査方法。
3. 【請求項３】 前記物体ボクセル選択工程において、前
   記指定された座標点近傍において、その座標点の振幅値
   と同符号でその絶対値が最大の振幅値を有する座標点を
   前記指定された座標点と置換することにより、前記１つ
   以上の物体ボクセルを選択する請求項１または請求項２
   に記載の３次元探査方法。
4. 【請求項４】 前記３次元ボクセルデータ若しくは前記
   候補ボクセル群若しくは前記物体ボクセル群に対して合
   成開口処理若しくはマイグレーション処理を施すことを
   特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の
   ３次元探査方法。
5. 【請求項５】 前記３次元ボクセルデータ生成工程で、
   前記３次元ボクセルデータの反射時間ｔ軸方向に対して
   ウィーナフィルタ処理若しくは振幅補正処理を施し、処
   理前の原３次元ボクセルデータと置換する請求項１から
   請求項４の何れか一項に記載の３次元探査方法。
6. 【請求項６】 媒質の表面を移動しながら、電磁波また
   は音波による波動信号を前記媒質中へ放射し、前記媒質
   中に存在する物体からの反射信号を受信する送受信手段
   と、前記送受信手段で得られた受信信号から、受信信号
   強度に対する前記媒質表面上の位置（ｘ，ｙ）と反射時
   間ｔを座標（ｘ，ｙ，ｔ）とする３次元ボクセルデータ
   を生成する３次元ボクセルデータ生成手段とを備え、前
   記媒質中に存在する物体の位置を探査する３次元探査装
   置において、前記３次元ボクセルデータ生成手段が生成した前記３次
   元ボクセルデータに対して、前記媒質表面上の位置
   （ｘ，ｙ）毎に反射時間ｔ軸方向における振幅値の絶対
   値の最大値及びその最大値をとる反射時間ｔ _MAX を抽出
   する最大値抽出手段と、 前記最大値抽出手段が抽出した前記媒質表面上の位置
   （ｘ，ｙ）毎の前記最大値と前記反射時間ｔ _MAX を夫々
   所定の反射時間ｔのｘ−ｙ平面上に配置する平面配置手
   段と、 前記最大値を配置した前記ｘ−ｙ平面を表示し、その表
   示された平面上の座標点を人為的操作入力に従って指定
   して、その指定された座標点とそれに対応する反射時間
   ｔ _MAX とで特定することにより、１つ以上の物体ボクセ
   ルを選択する物体ボクセル選択手段と、 振幅値の極性が正負何れか一方でその絶対値が所定の閾
   値より大きいボクセルが相互に連接してなる候補ボクセ
   ル群を抽出する２値化手段と、 前記２値化手段により抽出された前記候補ボクセル群の
   中から前記物体ボクセル選択手段によって選択された前
   記物体ボクセルに連結する連結候補ボクセル群を抽出
   し、その連結候補ボクセル群を前記物体ボクセルと合成
   して物体ボクセル群とする連結合成手段とを備えてなる
   ３次元探査装置。
7. 【請求項７】 請求項１から請求項３の何れか一項に記
   載の３次元探査方法における前記物体ボクセル選択工程
   と前記２値化工程と前記連結合成工程を１または２以上
   のコンピュータに実行させるためのプログラムを少なく
   とも記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。